DE4003227C1 - EM fuel injection valve for IC engine - has two overlapping parts welded together as narrowed section of one part - Google Patents
EM fuel injection valve for IC engine - has two overlapping parts welded together as narrowed section of one partInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ven til nach der Gattung des Hauptanspruchs. In der DE-OS 38 25 135 ist bereits ein elektromagnetisch betätigbares Ventil vorgeschlagen worden, bei dem ein Verlöten oder Verschweißen des An kers mit dem Verbindungsrohr, des Leitelementes mit dem Kern sowie mit dem Verbindungsteil, des Zwischenteiles mit dem Kernende sowie mit dem Verbindungsteil und des Verbindungsteils mit dem Ventilsitz körper erfolgt. Das dementsprechend gefertigte Ventil besitzt auf grund des für die Löt- bzw. Schweißnähte vorzusehenden Platzbedarfes ein großes Bauvolumen. Beim Schweißen besteht die Gefahr, daß sich die miteinander zu verschweißenden Teile aufgrund von thermisch be dingten Spannungen verformen, aber auch, daß bei größeren Wandstär ken der übereinanderragenden Teile die erforderliche Zuverlässigkeit der Verbindung nicht gewährleistet ist.The invention is based on an electromagnetically actuated Ven til according to the genus of the main claim. In the DE-OS 38 25 135 is already an electromagnetically actuated valve has been proposed in which a soldering or welding of the An kers with the connecting tube, the guide element with the core and with the connecting part, the intermediate part with the core end as well with the connecting part and the connecting part with the valve seat body takes place. The valve is made accordingly reason of the space required for the soldering or welding seams a large construction volume. When welding, there is a risk that the parts to be welded together due to thermal loading deformed tensions, but also that with greater wall thickness the overlapping parts provide the required reliability the connection is not guaranteed.
Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine sichere Ver schweißung erzielbar ist und sich das Ventil mit in radialer und axialer Richtung kleineren Abmessungen fertigen läßt. Die verein fachte Verschweißung in einer Querschnittsverringerung ermöglicht eine Verringerung der Erwärmung der zu verschweißenden Teile und bildet zugleich eine sichere und zuverlässige Verbindung aus. Eine Verformung der Teile infolge der Temperatureinwirkung ist somit weitgehend ausgeschlossen.The valve according to the invention with the characteristic features of Main claim has the advantage that a safe Ver Welding is achievable and the valve is in radial and can produce smaller dimensions in the axial direction. The club multiple welding in a reduction in cross-section a reduction in heating of the parts to be welded and also forms a safe and reliable connection. A Deformation of the parts due to the effect of temperature is thus largely excluded.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial training and improvements in the main claim specified valve possible.
Besonders vorteilhaft ist es, die Querschnittsverringerung als Schweißnut auszubilden, die in der Nähe eines Endes eines zu ver schweißenden Teiles liegt und zu diesem Ende hin durch einen Ver stärkungsbund begrenzt wird. Die erfindungsgemäße Schweißnut läßt sich nicht nur einfach herstellen, der Verstärkungsbund dient zu gleich als Schutz für die Schweißnaht und die geringe Wandstärke im Bereich der Querschnittsverringerung. Die Lage der Schweißnut und damit auch der Schweißnaht in der Nähe der Enden des einen zu ver schweißenden Teiles sorgt für eine zuverlässige Verbindung.It is particularly advantageous to reduce the cross section as Form weld groove that ver near one end welding part lies and towards this end by a ver strengthening covenant is limited. The welding groove according to the invention can don't just make yourself, the reinforcement collar serves too as protection for the weld seam and the small wall thickness in the Cross-sectional area reduction. The location of the weld groove and so that the weld near the ends of one ver welding part ensures a reliable connection.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Verstärkungsbund zu einer zentra len Öffnung hin eine Einführphase und/oder einen Kantenbruch auf weist, um ein vereinfachtes Aufeinanderschieben zweier miteinander zu verschweißender, zylinder- bzw. rohrförmiger Teile zu ermöglichen.It is also advantageous if the reinforcement collar forms a center len opening towards an insertion phase and / or an edge break points to a simplified pushing two together to enable cylindrical or tubular parts to be welded.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Ventilsitzkörper zwischen dem Ventilsitz und einer den Ventilsitzkörper mit dem Verbindungsteil verbindenden Schweißnaht eine umlaufende Nut aufweist. Diese Redu zierung der Querschnittsfläche verringert den Wärmefluß beim Schwei ßen von der Schweißnaht in den Ventilsitz des Ventilsitzkörpers, so daß ein Verziehen des Ventilsitzes durch thermisch bedingte Spannun gen verhindert wird. It is also advantageous if the valve seat body between the Valve seat and one the valve seat body with the connecting part connecting weld has a circumferential groove. This Redu Adornment of the cross-sectional area reduces the heat flow during welding from the weld in the valve seat of the valve seat body, so that warping of the valve seat due to thermal stress gene is prevented.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche des Ventil sitzkörpers zwischen einer Aufbereitungsbohrung des Ventilsitzkör pers und einem Nutgrund der umlaufenden Nut weniger als ein Viertel der Querschnittsfläche des Ventilsitzkörpers beträgt, die zwischen der Berührungslinie des an der Ventilsitzfläche anliegenden Ventil schließkörpers und dem Umfang des Ventilsitzkörpers gebildet wird, um den Wärmefluß so weit wie möglich zu verringern, ohne aber die Stabilität des Ventilsitzkörpers zu gefährden.It is advantageous if the cross-sectional area of the valve seat body between a processing hole of the valve seat body pers and a groove base of the circumferential groove less than a quarter the cross-sectional area of the valve seat body is between the line of contact of the valve resting on the valve seat surface closing body and the circumference of the valve seat body is formed, to reduce the heat flow as much as possible, but without the Endanger the stability of the valve seat body.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wandstärke der Querschnitts verringerung des einen zu verschweißenden Teiles im Bereich der Ver schweißung ca. 0,3 mm beträgt, so daß zum einen eine zuverlässige Schweißung gewährleistet ist, zum anderen aber auch durch die ge ringe Wandstärke bei der Schweißung nur eine reduzierte Wärmezufuhr erforderlich ist.It is particularly advantageous if the wall thickness of the cross section reduction of one part to be welded in the area of the ver welding is about 0.3 mm, so that on the one hand a reliable Welding is guaranteed, but also by the ge wall thickness during welding only a reduced heat input is required.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Wandstärke der Querschnittsverrin gerung des einen zu verschweißenden Teiles wesentlich geringer ist als die Wandstärke des anderen zu verschweißenden Teiles im Bereich der Verschweißung, so daß durch die deutlich größere Wandstärke des anderen Teiles eine sichere Verschweißung sowie die erforderliche Wärmeabfuhr gewährleistet ist.It is also advantageous if the wall thickness of the cross-section is reduced tion of a part to be welded is much lower than the wall thickness of the other part to be welded in the area the welding, so that the much larger wall thickness of the other part a secure welding and the required Heat dissipation is guaranteed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing shown in fold and explained in more detail in the following description tert. Show it
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäß ausgestalteten Ventils und Fig. 1 shows an embodiment of a valve designed according to the invention and
Fig. 2 die erfindungsgemäße Ver schweißung von zwei übereinanderragenden metallenen Teilen des Ven tils. Fig. 2 shows the inventive welding of two superimposed metal parts of the Ven valve.
Das in der Fig. 1 beispielsweise dargestellte elektromagnetisch be tätigbare Ventil in Form eines Einspritzventils für Brennstoffein spritzanlagen von Brennkraftmaschinen hat einen von einer Magnet spule 3 umgebenen Kern 1, der rohrförmig ausgebildet ist und über den der Brennstoffzulauf erfolgt. Anschließend an ein unteres Kern ende 2, auf dem die Magnetspule 3 angeordnet ist, ist konzentrisch zu einer Ventillängsachse 4 dicht mit dem Kern 1 ein das Kernende 2 umfassender erster Verbindungsabschnitt 5 eines rohrförmigen, metal lenen Zwischenteiles 6, der am Umfang eine Querschnittsverringerung 40 aufweist, durch eine in der Querschnittsverringerung 40 verlau fende, mittels Laser erzeugte Schweißnaht 54 verbunden.The electromagnetically be in the Fig. 1 illustrated example tätigbare valve in the form of an injection valve for Brennstoffein injection systems of internal combustion engines having one of a magnet coil 3 surrounding the core 1, which is tubular and via which the fuel inflow. Subsequent to a lower core end 2 , on which the solenoid 3 is arranged, is concentric with a valve longitudinal axis 4 tight with the core 1, the core end 2 comprising a first connecting section 5 of a tubular, metal-lined intermediate part 6 , which has a cross-sectional reduction 40 on the circumference connected by a duri Fende in the cross-sectional reduction 40, produced by means of laser weld 54th
Die in der Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Verschweißung von zwei übereinanderragenden metallenen Teilen des Ventils soll für alle Verschweißungen des Ventils in entsprechend angepaßter Form gelten und zeigt beispielhaft die als Schweißnut ausgebildete Quer schnittsverringerung 40 des ersten Verbindungsabschnitts 5, die in der Nähe eines Endes des Teiles, beispielsweise des Zwischenteiles 6, liegt und zu diesem Ende hin durch einen radial sich über den Nutgrund hinaus erstreckenden Verstärkungsbund 41 begrenzt wird. Der Verstärkungsbund 41 dient als Schutz für die Schweißnaht 54 und die geringe Wandstärke der Querschnittsverringerung 40 von ca. 0,3 mm. Weist der Verstärkungsbund 41 zur zentralen Öffnung 55 des Zwischen teils 6 hin eine Einführphase 42 und/oder einen Kantenbruch auf, so erleichtert dies die Montage. Die im Vergleich zur Querschnittsver ringerung 40 wesentlich größere Wandstärke des anderen zu verschwei ßenden Teiles, hier des Kernendes 2, ermöglicht eine sichere und zu verlässige Verschweißung.The welding according to the invention shown in FIG. 2 of two superimposed metal parts of the valve is intended to apply to all weldings of the valve in a correspondingly adapted form and shows, by way of example, the reduction in cross section 40 of the first connecting section 5 which is designed as a welding groove and which is in the vicinity of one end of the part , for example the intermediate part 6 , and is delimited towards this end by a reinforcing collar 41 extending radially beyond the base of the groove. The reinforcing collar 41 serves as protection for the weld seam 54 and the small wall thickness of the cross-sectional reduction 40 of approximately 0.3 mm. If the reinforcing collar 41 to the central opening 55 of the intermediate part 6 has an insertion phase 42 and / or an edge break, this facilitates assembly. The wall thickness of the other part to be welded, in this case the core end 2 , which is considerably greater in comparison to the cross-sectional reduction 40 , enables safe and reliable welding.
Ein einen größeren Durchmesser als der erste Verbindungsabschnitt 5 aufweisender zweiter Verbindungsabschnitt 7 des Zwischenteiles 6 um greift ein rohrförmiges metallenes Verbindungsteil und ist mit die sem mittels einer in einer am stromabwärtigen Ende des zweiten Ver bindungsabschnittes 7 ausgebildeten Querschnittsverringerung 50 aus geführten Laserschweißung entsprechend der Darstellung in Fig. 2 verbunden. Um kleine Außenmaße des Ventils zu ermöglichen, umgreift der erste Verbindungsabschnitt 5 einen Halteabsatz 36 des Kernendes 2, der einen geringeren Außendurchmesser als der Kern 1 hat, und der zweite Verbindungsabschnitt 7 umgreift einen ebenfalls mit geringe rem Außendurchmesser als im angrenzenden Bereich ausgebildeten Hal teabsatz 37 des Verbindungsteils 20.A larger diameter than the first connecting section 5 , the second connecting section 7 of the intermediate part 6 engages around a tubular metal connecting part and is connected to the sem by means of a cross-section reduction 50 made in the downstream end of the second connecting section 7 and carried out by laser welding, as shown in FIG connected. 2,. In order to enable small external dimensions of the valve, the first connecting section 5 encompasses a holding shoulder 36 of the core end 2 , which has a smaller outer diameter than the core 1 , and the second connecting section 7 encompasses a likewise smaller outer diameter than the holding paragraph 37 formed in the adjacent area of the connecting part 20 .
An dem dem Kern 1 abgewandten Ende des Verbindungsteiles 20 ist in eine Haltebohrung 39 ein eine Nut 31 aufweisender Ventilsitzkörper 8 eingeschweißt, wobei die mittels Laser erzeugte Schweißung in einer Querschnittsverringerung 52 des Verbindungsteiles 20 verläuft, wie Fig. 2 dies als Beispiel zeigt. Die Nut 31 liegt dabei zwischen Ventilsitz 9 und Querschnittsverringerung 52. Die Aneinanderreihung von Kern 1, Zwischenteil 6, Verbindungsteil 20 und Ventilsitzkörper 8 stellt somit eine dichte starre metallene Einheit dar. Stromab wärts des Ventilsitzes 9 ist im Ventilsitzkörper 8 wenigstens eine Abspritzöffnung 17 ausgebildet.At the end of the connecting part 20 facing away from the core 1 , a valve seat body 8 having a groove 31 is welded into a holding bore 39 , the laser-generated weld running in a reduction in cross section 52 of the connecting part 20 , as shown in FIG. 2 as an example. The groove 31 lies between the valve seat 9 and the reduction in cross section 52 . The lining up of core 1 , intermediate part 6 , connecting part 20 and valve seat body 8 thus represents a tight, rigid metal unit. Downstream of the valve seat 9 , at least one spray opening 17 is formed in the valve seat body 8 .
Eine in eine Strömungsbohrung 21 des Kerns 1 eingepreßte Verschiebe hülse 22 dient zur Einstellung der Federvorspannung einer an der Verschiebehülse 22 anliegenden Rückstellfeder 18, die sich mit ihrem stromabwärts gerichteten Ende an einem Verbindungsrohr 23 abstützt. Mit dem der Rückstellfeder 18 zugewandten Ende des Verbindungsrohres 23 ist durch Laserschweißung ein Anker 12 verbunden, in dessen dem Kernende 2 abgewandt ausgebildeter Querschnittsverringerung 51 eine Schweißnaht entsprechend der in der Fig. 2 gezeigten verläuft. Das rohrförmige Zwischenteil 6 dient mit einem Führungsbund 10 zugleich als Führung für den Anker 12. Am anderen Ende des Verbindungsrohres 23 ist dieses mit einem mit dem Ventilsitz 9 zusammenwirkenden, z.B. als Kugel ausgebildeten Ventilschließkörper 14 beispielsweise durch Schweißen verbunden.A pressed into a flow bore 21 of the core 1 sliding sleeve 22 serves for adjusting the spring bias a voltage applied to the sliding sleeve 22 return spring 18, which is supported with its downstream end to a connecting pipe 23rd An armature 12 is connected to the end of the connecting tube 23 facing the return spring 18 by means of laser welding, in the cross-section reduction 51 , which is designed to face away from the core end 2, has a weld seam corresponding to that shown in FIG. 2. The tubular intermediate part 6 with a guide collar 10 also serves as a guide for the armature 12 . At the other end of the connecting tube 23 , the latter is connected to a valve closing body 14 which interacts with the valve seat 9 and is designed, for example, as a ball, for example by welding.
Die umlaufende Nut 31 im Ventilsitzkörper 8 bewirkt, daß die Quer schnittsfläche des Ventilsitzkörpers 8 zwischen einer Aufbereitungs bohrung 32 des Ventilsitzkörpers 8 und einem Nutgrund 33 der umlau fenden Nut 31 weniger als ein Viertel der Querschnittsfläche des Ventilsitzkörpers 8 beträgt, die zwischen der Berührungslinie des an der Ventilsitzfläche anliegenden Ventilschließkörpers 14 und dem Um fang des Ventilsitzkörpers 8 gebildet wird. Diese verringerte Quer schnittsfläche reduziert den Wärmefluß beim Schweißen von der Schweißnaht 30 in den Ventilsitz 9, so daß ein Verziehen des Ventil sitzes 9 durch thermisch bedingte Spannungen ausgeschlossen ist.The circumferential groove 31 in the valve seat body 8 causes the cross-sectional area of the valve seat body 8 between a processing bore 32 of the valve seat body 8 and a groove bottom 33 of the umlau fenden groove 31 is less than a quarter of the cross-sectional area of the valve seat body 8 , which is between the line of contact of the the valve seat surface adjacent valve closing body 14 and the order of the valve seat body 8 is formed. This reduced cross-sectional area reduces the heat flow during welding from the weld 30 in the valve seat 9 , so that warping of the valve seat 9 is excluded by thermal stresses.
Die Magnetspule 3 ist von wenigstens einem, im Ausführungsbeispiel als Bügel ausgebildeten, als ferromagnetisches Element dienenden Leitelement 28 in axialer Richtung vollständig und in Umfangsrich tung zumindest teilweise umgeben. Das Leitelement 28 ist mit seinem Bereich 29 an die Kontur der Magnetspule 3 angepaßt, ein sich radial nach innen erstreckender oberer Endabschnitt 44 umgreift teilweise den Kern 1, ein unterer Endabschnitt 45 teilweise das Verbindungs teil 20. Der obere Endabschnitt 44 ist mit seinem dem Ventilschließ körper 14 abgewandten Ende mit dem Kern 1 durch Laserschweißen ver bunden, wobei die Schweißung in einer einfachen, nur über einen Teil des Umfanges des Leitelementes 28 verlaufenden Querschnittsverringe rung 46 des oberen Endabschnittes 44 ausgebildet ist. Mit seinem un teren Endabschnitt 45 ist das Leitelement 28 mittels Laserschweißen mit dem Verbindungsteil 20 in einer Querschnittsverringerung 47 ver bunden, beispielsweise entsprechend der in der Fig. 2 dargestellten Schweißung. Da das Leitelement 28 keine Abdichtfunktion erfüllt, ist eine umlaufende, dichte Verschweißung nicht notwendig, so daß auch die Querschnittsverringerungen 46, 47 an dem oberen Endabschnitt 44 und dem unteren Endabschnitt 45 nicht umlaufend ausgebildet sein müssen. In einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbei spiel ist es auch möglich, ebenso wie an dem oberen Endabschnitt 44 auch an dem unteren Endabschnitt 45 auf die Ausbildung einer über den gesamten Umfang des Leitelementes 28 verlaufenden Schweißnut zu verzichten und nur eine einfache, sich nur über einen Teil des Um fanges des Leitelementes 28 erstreckende Querschnittsverringerung vorzusehen.The magnet coil 3 is completely and at least partially surrounded in the axial direction by at least one guide element 28 , which is designed as a bracket in the exemplary embodiment and serves as a ferromagnetic element. The guide element 28 is adapted with its area 29 to the contour of the magnet coil 3 , a radially inwardly extending upper end portion 44 partially encompasses the core 1 , a lower end portion 45 partially the connecting part 20th The upper end portion 44 is connected with its end facing away from the valve closing body 14 to the core 1 by laser welding, the welding being formed in a simple, only over part of the circumference of the guide element 28 cross-sectional reduction 46 of the upper end portion 44 . With its lower end portion 45 , the guide element 28 is connected by means of laser welding to the connecting part 20 in a cross-sectional reduction 47 , for example in accordance with the weld shown in FIG. 2. Since the guide element 28 does not perform a sealing function, a circumferential, tight welding is not necessary, so that the cross-sectional reductions 46 , 47 at the upper end section 44 and the lower end section 45 do not have to be circumferential. In a further game, not shown here, it is also possible, as well as at the upper end section 44 and at the lower end section 45 , to dispense with the formation of a welding groove extending over the entire circumference of the guide element 28 and only a simple one, only about to provide part of the order of the guide member 28 extending cross-sectional reduction.
Mindestens ein Teil des Kerns 1 und die Magnetspule 3 in ihrer ge samten axialen Länge sind durch eine Kunststoffummantelung 24 um schlossen, die auch wenigstens noch das Zwischenteil 6 und einen Teil des Verbindungsteils 20 umschließt. An diese durch Ausgießen oder Umspritzen mit Kunststoff erzielte Kunststoffummantelung 24 schließt sich in axialer Richtung stromabwärts ein das Verbindungs teil 20 zum Teil umschließendes, aus farbigem Kunststoff gefertigtes rohrförmiges Kennzeichnungselement 27 an, das an dem Ventil durch eine Klemm-, Preß- oder Schraubverbindung gehalten wird. Die farbige Kennzeichnung des Ventils ermöglicht eine schnelle Identifikation des Ventiltyps bei der Produktion, Montage oder auch bei der Er satzteilhaltung.At least part of the core 1 and the magnetic coil 3 in their entire axial length are closed by a plastic sheath 24 , which also encloses at least the intermediate part 6 and part of the connecting part 20 . At this by pouring or encapsulation with plastic plastic sheath 24 joins in the axial direction downstream a connecting part 20 partially enclosing, made of colored plastic tubular identification element 27 , which is held on the valve by a clamp, press or screw connection . The colored identification of the valve enables quick identification of the valve type during production, assembly or also when spare parts are kept.
An die Kunststoffummantelung 24 ist zugleich ein elektrischer An schlußstecker 26 angeformt, über den die elektrische Kontaktierung der Magnetspule 3 und damit deren Erregung erfolgt.At the plastic sheath 24 , an electrical connection plug 26 is also formed, via which the electrical contacting of the magnet coil 3 and thus the excitation thereof.
Die in Querschnittsverringerungen ausgeführten Laserschweißungen ermöglichen nicht nur einen kompakten Aufbau des Ventils, sie zeichnen sich auch durch eine hohe Sicherheit und Zu verlässigkeit sowie eine einfache Ausführbarkeit aus.The executed in cross-sectional reductions Laser welding not only enables a compact structure of the Valves, they are also characterized by a high level of security and closure reliability and ease of execution.
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